镁科研：武汉大学徐飞课题组镁电池领域研究进展

近日，能源材料领域国际权威期刊《Energy Storage Materials》（影响因子20.400，一区top）在线发表了我院徐飞副教授课题组镁电池最新研究成果。论文题目为“Double-chain conjugated carbonyl polymer cathode for rechargeable magnesium batteries: Constructing active sites for reversible storage of bivalent magnesium cations”，第一作者为2023届硕士毕业生任鑫，徐飞副教授为通讯作者。

可充镁电池具有资源丰富、安全可靠等优点，在规模储能领域有着潜在的应用前景。金属镁氧化还原电位低，比容量高，且不易产生枝晶，能与贫镁正极匹配构建高比能二次电池体系。镁元素丰度高（2.1%），特别是我国镁矿储量位居世界前列（占世界21%）。发展可充镁电池技术，可以丰富电化学储能技术的多样性，实现可持续发展。

目前镁电池发展的最主要难点在于正极材料的开发，镁离子（0.72Å）与锂离子（0.76Å）半径相当，但带有两个单位正电荷，与正极材料作用力强，常见的无机正极材料储镁活性位点有限且动力学性能较差。针对此问题，徐飞副教授课题组设计了一类双链共轭羰基聚合物储镁正极。有机聚合物的柔性框架打破了无机晶格对镁离子嵌入的限制，该聚合物的双链结构利用空间位阻，使相邻的蒽醌单元向相反方向扭曲，固定了彼此指向的相邻羰基，构建了适合二价镁离子可逆存储的氧化还原位点。双链聚合物的大共轭结构缓解了充放电过程中的电荷密度变化，有利于镁离子的可逆缔合/解缔，从热力学和动力学上提高了储镁反应性能。本研究将有助于更科学地理解储镁反应特征和更合理地设计多价离子储存材料。

Xin Ren, Donggang Tao, Shuai Cui, Ting Li, Yuliang Cao, Fei Xu*,Energy Storage Materials, 2023, 63, 102992.